等离子体发射光谱及其在ZnO薄膜生长中的应用

来源 :大连理工大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:cuthberthirsch
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本文通过发射光谱实验,研究了一种以ICP的电源配给方式提供给天线,激发处在恒定磁场中的石英钟罩内的气体来形成等离子体,我们称之为磁场增强ICP的新型等离子体源。得出磁场的引入降低了感应耦合等离子体向高密度模式转变的功率阈值,提高了等离子体的密度和均匀性的可控性;通过对谱线相对强度的理论模拟和讨论,分辨出与N2谱线重合的N+线和NI线,并估算了等离子体的解离率,得出等离子体的解离率和离化率是随磁场的增强逐渐提高的。并根据平面天线,螺旋天线,平面螺旋组合天线这三种不同类型的天线的比较,得出螺旋型的天线所激发的等离子体具有较强的密度,但稳定性相对较差。 本文通过等离子体发射光谱在线监测,研究了ZnO薄膜制备过程中的沉积温度T、氧气流量比例[O2/(O2+Ar)]对ZnO成膜空间中的Zn和O原子发射光谱的影响,得出脉冲放电条件下微量氧气将导致溅射产额的显著增加。当氧气流量比例大于0.75%时,金属Zn靶的溅射产额随R的增加基本呈线性下降规律。当氧气流量比例介于10%—50%时,氧含量的变化相对平缓,有利于ZnO薄膜生长的稳定性控制。并通过脉冲源与射频源的等离子体发射光谱比较得出脉冲源的离化效果强于射频源,射频源的原子激发效果和溅射能力强于脉冲源,而氧气流量比例对两种放电源的规律一致。并结合不同实验参数下所制备的ZnO薄膜的结构和物理性能。得出适宜生长高质量的ZnO薄膜的温度为750℃,氧气流量比例为37.5%。
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